水资源与能源纽带关系国际动态及启示

鲍淑君，贾仰文，高学睿，蔡思宇

（中国水利水电科学研究院，流域水循环模拟与调控国家重点实验室，100038，北京）

水资源和能源，共同作为基础性的自然资源和重要的战略资源，两者关系十分密切。几乎所有的能源开发和利用都离不开水，而水资源开发利用又必须以能源作为动力。但随着经济社会发展对水与能源需求的不断增长，水与能源成为可能制约未来经济社会可持续发展的两大瓶颈（第三大瓶颈是环境），两者之间的相关性与约束性特征日益突出。在全球气候变化加剧与人口持续增加的大背景下，水资源和能源需求仍将持续增长，预计到2035年，全球能源需求量将增加35%，相应的水资源消耗量则增加85%，水资源与能源安全形势更加严峻，对全球可持续发展的不利影响也将更加深入和广泛。联合国将2014年3月22日世界水日主题定为“水与能源”，充分表明了全球层面对水与能源安全问题的高度重视。

我国是全球第一大水资源和能源消费国，目前正处于工业化中期、现代化建设第三步战略部署及城镇化快速发展阶段，未来一个时期内水资源与能源需求仍将保持强劲增长的态势。但我国多煤、缺油、少气，且煤炭资源主要分布在西北地区，与东南多西北少的水资源分布格局严重不匹配。比如，黄河上中游地区集中了我国70%的煤炭，但水资源却不足全国的3%，因此能源与水协同安全是我国经济社会发展的基础性、战略性问题。目前，对水资源与能源纽带关系和协同安全发展还缺乏系统深入的研究，有必要跟进水资源与能源之间纽带关系和协同发展的研究进展与未来发展动态，从而为制定我国水资源与能源安全保障战略提供借鉴与参考。

一、国际水和能源纽带关系研究及实践

目前，国际上很多国家、国际组织和跨国公司已经开始关注能源和水资源之间的纽带关系，并开展了一系列的活动或项目。研究“水与能源”之间的纽带关系，目的是实现两者的协同安全发展，这需要充分考虑气候变化大背景，识别水资源与能源在自然社会中的基本关系，以便更好地控制两者相互之间对生态环境造成的影响，针对两者制定有效的协调管理政策措施，保障两者的协同可持续发展。

1.国际典型区域和国家

（1）欧洲联合项目计划和欧洲创新伙伴关系计划

国际典型区域中，欧洲整体上对“水与能源”领域比较关注，并充分发挥欧盟的整体优势，采取全面实施计划。欧洲联合项目计划是由欧洲19个国家(欧盟成员国和相关国家）的公共研究机构、发展和创新基金组织以及欧洲委员会共同实施的，其发起的“世界水挑战”项目已经识别出水与能源在经济、生态、社会和技术领域的一些挑战，研究主要集中在5个方面：保持生态系统的可持续性，为居民改善安全的水系统，提高水行业的竞争力，实现水—生态基础经济，缩小水循环差距。

欧洲创新伙伴关系计划鼓励采用创新方法解决欧盟及全球的水挑战问题，希望通过发展和利用现有的方法来消除障碍。它推动了公私部门、非政府组织和普通大众在水和能源领域的变革和创新。多方利益相关者致力于在优先领域研发工具来促进水和能源相关工作的创新，这些工具是开放性的，面向任何一个与水和能源创新有关的行动组织。

（2）亚非发展中国家致力于解决农村地区水与能源关系

亚非国家将水与能源工作与当地经济社会发展及减贫目标相结合，通过惠贫公私伙伴关系项目，动员私营部门加入，向贫困居民提供可持续的供电，向地方政府授权并支持当地的社会发展计划，包括提供安全的饮用水、建立小型水电站和支持农村地区的发展。

（3）美国能源部成立“能源与水”产学研联盟

美国能源部正在牵头筹建“能源与水”产学研联盟，积极开展双边和多边国际合作。美国能源部还特别针对“能源与水”研究领域成立了水与能源关联研究小组，开展了一系列研究，发布了《水资源—能源关系：机遇与挑战》报告，详细论述了美国在水资源和能源协同利用过程中存在的问题和面对的挑战。

2.国际组织

（1）世界银行能源计划

世界银行发起了一项全球能源计划，量化了交易平衡，确定了水和能源管理的协同效应，目的在于帮助政府为不确定性未来和打破学科壁垒作准备。关注点在于提高利益相关者对水和能源领域问题严重性的认识，并已在南非和中国开展“饥渴能源”研究项目。

（2）联合国可持续能源计划

联合国及其所属机构在开展“水与能源”活动方面比较积极，充分体现了其在两个领域强有力的协调能力。联合国可持续能源计划于2011年9月开始实施，是一项动员社会各行业团体组织的全球性计划，主要有以下3个目标：提供普及现代能源的服务，使全球能源效率提高一倍，使可再生能源在全球能源结构中所占的份额增加一倍。可持续能源计划自实施以来就产生了重要的影响作用，超过75个国家已经参与其中，从小岛屿国家到大的新兴经济体。该项计划已经明确了50多个高冲击机会，包括刺激利益相关者采取行动加速可持续能源计划的实施。政府、私营部门和多边机构正在动员一切资源来支持这3项目标的达成。

（3）联合国工业发展组织绿色可持续产业发展计划

绿色产业正在对制造业和相关产业进行转型，使之更有效地促进水和能源的可持续利用，成为实现产业绿色经济和绿色增长的战略。绿色产业正在为减少各行业的污染和资源浪费、扩大环境友好型产品和服务的供给作出努力。这项计划对商业、环境、气候、社区团体、消费者、发展中国家大量企业的发展都起到了非常有益的作用。

（4）国际水协会基础设施解决方案的关系对话

自2011年在德国波恩举办的关系对话会议上作出承诺之后，世界自然保护联盟和国际水协会一同与美国国务院进行伙伴关系合作。这次对话意在联合水、粮食和能源领域的各关键组织来建立一个伙伴关系，共同合作促进基础设施解决方法的建立。因此，对话过程在建立伙伴关系的平台上具有更加重要的意义。

3.跨国公司

（1）英国石油公司：能源可持续性挑战，一个产学研合作伙伴

英国石油公司拥有来自15所包括麻省理工、德克萨斯大学、清华大学等顶尖大学的专家，研究了水资源等自然资源与能源的供给和使用之间的复杂关系。能源可持续挑战这一多学科研究项目，研究在能源的供给和消耗问题上自然资源匮乏所造成的影响，从而为用水量和能源消耗提供研究数据。

（2）日本东陶公司：将提高用水效率转换成创新动力和商业战略

日本研究机构表明节水设备的广泛应用将会减少日本1%的二氧化碳排放量。因此，节水设备的布设已被纳入日本环境政策的一部分。根据这一结果，研究机构同样能估算出发展中国家通过节水减少二氧化碳排放量的潜力。在发展中国家，基于对城市需水量的考虑建设用水基础设施，需要尽可能减少更多的二氧化碳。节水不仅仅有利于减少供暖能耗，同时也能减少电力高峰负荷，通过节水而实现的绿色增长对于未来基础设施建设前景也有重大意义。

（3）法国威立雅公司：将城市和提高工业水效转变成公司经营战略

威立雅公司为全世界1.5亿人供水、处理废弃物，并且为各行业1 000多家企业提供能源服务，推动了与自治市伙伴关系的建立，在考虑一系列限制条件的基础上，推动了耗水型产业以最优价格运行水处理、供水、冷暖热设备。

（4）法国苏伊士集团：综合管理水、能源、废水和废弃物

苏伊士集团在摩洛哥的一家子公司与卡萨布兰卡当地政府签署了一份协议，向当地贫困居民提供用电、饮用水、废水处理以及公共照明等服务。该子公司正致力于使80900所住房连接上用水和废水处理设备，约惠及50万当地居民。

4.具体实施项目

（1）技术开发层面的项目

①环境友好型技术转让项目

联合国工业发展组织从2001—2004年在多瑙河流域5个国家（保加利亚、克罗地亚、匈牙利、罗马尼亚和斯洛伐克）开展了全球环境基金/多瑙河转移环境无害技术项目，该项目获得了ISO 14001认证标准。17个参与组织实施了230多个清洁生产方案，在新技术上投资约170万美元。这些改变每年给公司节省约130万美元，提高了竞争力。在引进清洁生产技术之后，排入多瑙河的废水量每年减少约460万m3，大多数部门每年减少30%的用水，减少量最多可达到90%。

②资源高效清洁生产项目

联合国工业发展组织绿色产业在与嘉士伯/波罗的海啤酒厂合作的综合投资项目中建立平台，将促进啤酒厂从自然资源消耗产业积极主动向资源高效清洁生产转型。嘉士伯和联合国工业发展组织，作为公私伙伴关系的一部分，为啤酒厂和相关组织设计了这一项目，以减少自然资源的压力，减少温室气体的排放及其他形式的污染，从而实现可持续发展。

（2）旨在实现全球宏观目标的项目

①“水和性别”项目

在水资源的发展、管理和使用过程中，针对水问题，女性的参与能设计出新的有效解决方案，帮助政府避免不必要的投资或失误，使项目更具可持续性，确保基础设施的发展能够产生最大的社会经济回报，实现未来发展目标。女性水伙伴关系和全球水部门下的女性社会网络，使得女性及其组织能从国家到地方层面上参与决策之中，并成为水资源管理中的积极伙伴。

②顶层网络项目

顶层网络项目是可持续水管理能力建设的一个国际网络项目，由自发的国际性、地区性和国家机构组成，致力于水部门的能力建设。网络有效地促进了对水资源管理的理解，并且在支持“水资源综合管理”的发展和“千年发展计划”中发挥了关键性作用。

（3）能源对水资源影响的评估框架

主要目标是为能源机构提供一个合理的框架来评估他们的用水情况及其影响，提供一种综合方法应用于能源生产的用水研究。它将区别取水、耗水和净耗水过程，并计算人类活动和水环境之间的各种相互作用。该项目假设已经存在的框架和计划并没有完全满足能源部门的需求，在对框架及其可行性达成一致意见后，将研发出一种工具使该方法能得到持续应用并确保其在欧洲能源产业中获得广泛传播。

二、促进水资源和能源协同可持续发展

联合国大会确定2005—2015年为“生命之水”国际行动十年，2014—2024年为能源可持续发展十年，突出了水资源和能源对于可持续发展的重要意义。水资源和能源是联系经济增长、提升社会公平性和环境的纽带。但是，目前全世界仍有近8亿人口无法获得清洁的水资源，13亿人口用不上电，实现水资源和能源的可持续发展至关重要。

研究水和能源系统之间的复杂联系需要系统性方法，充分考虑各领域之间的关系和多重相互作用，挖掘双方互补性和部门潜在的协同效应。能源和水资源的规划需要更好地整合两者，优化投资，避免效率低下问题。能源利用应将用水约束考虑在内，最大限度地发挥协同效益，最大限度减少负面影响。评估能源部门需求时，水资源规划者和决策者需要充分考虑发电和能源开采对水的需求和对水源的影响。同样，能源项目规划者和投资人在进行项目计划和投资评估时，也要考虑水文循环的复杂性和其他竞争性需水。能源和水资源综合规划方法可以确保两种资源的可持续开发，提高两者的协同效果，促进跨部门合作，帮助在国家和地区层面上更好地评估水和能源之间的相互关系。所涉及的主要领域包括基础设施建设、农业、工业和城市发展。

一是水利和能源基础设施可持续建设开发。大部分国家的基础设施服务由公共部门提供，尤其在发展中国家，75%的水利基础设施投资来源于公共渠道。考虑基础设施融资差距，仅靠公共部门无法提供足够的资金满足不断增长的基础设施服务需求，必须吸引民营资本的参与来缩小差距。通过私营部门、政府和国际机构的通力合作，加强地方机构的能力建设，改善公共支出及监控，减少投资效率低下情况，帮助公用事业收回成本。政府可以吸引和带动私人融资，包括公共支出审查和基于结果的融资。国际组织可以在构建互利互惠的公私伙伴关系、实施健全的管理框架和促进可持续综合规划方面起到重要作用，这样可以降低未来的基础设施维护费用，使其更便宜有效。因此，需要探索新的方式提高使用效率，比如提高部门协同合作、优化水和能源综合性规划，降低成本，确保可持续发展。

二是水资源和能源智能型农业。无论是大型或小型农业系统，都应鼓励避免粮食浪费，并尽可能节约用于生产粮食的能源、土地和水资源。农产品产业链的每个阶段都可以采用节能措施，能源效率的提高能够通过改变技术和行为产生直接的节约效果，或者通过农业生态养殖实践得到更多收益实现间接节约。能够带来水资源灵活可靠应用的精确灌溉、不充分灌溉和污水回用将是维持作物可持续生产的重要平台。将现有的渠灌系统进行现代化更新能够提高服务水平，这样可以鼓励农民减少地下水的使用。现代化地表水供水系统不仅可以提高水的生产能力和用水效率，同时也可以改善人们的生活，在很多方面具有很大的潜力，例如在作物生产、家庭用途、畜牧业和小工业等方面。

三是城市水资源和能源综合管理。随着城市化进程的快速推进，满足城市人口和经济的用水需求将愈加困难，能源消耗大量增加，应更多地从能源和水资源角度重新审视城市发展。未来的城市发展需要能够最大限度地减少资源利用和回收。通过城市规划和城市水资源综合管理，在城市建造早期阶段的紧凑居住地点，投资发展城市水资源综合管理体系（IUWM），比如水源保护，使用多种水源，包括雨水收集、雨水管理和污水回用，按照用途对水质进行处理，而非按照可饮用标准进行处理，这样能够减少城市中水和能源的消耗量。另外，还可以利用模型工具提高城市用水效率，或者通过城市水管理系统设计大量减少城市家庭用水。

三、我国水资源和能源协同发展启示

我国政府积极开展能源和水领域的研究，近年比较典型的研究包括：国家能源局“十二五”规划编制前期研究课题“能源发展主要约束因素研究”，将水资源纳入影响能源生产和消费过程中的重要要素。在中科院的指导下，绿色和平组织和地理科学与自然资源研究所在评估煤炭发电站的耗水问题上进行合作，研究估计，到2015年，我国西部地区的煤炭发电需水量将受到严峻挑战，并超过相关地区总工业用水的供水能力。中国水利水电科学研究院完成了《水资源约束对能源开发利用的影响研究》，以国家重要能源基地为重点区域，科学评估重要能源基地水资源承载能力现状，预测能源基地未来发展面临的区域水资源供需态势，明确重点能源基地面临的水资源约束类型和程度，提出供需双向协调保障能源产业发展的应对策略和政策建议。北京国际能源专家俱乐部召开“中国能源发展的水约束”专题研讨会，提出积极探索低能效低水耗的能源和水资源利用方法。

目前，我国已启动国家“十三五”科技规划研究编制，围绕水资源安全和能源安全等重大战略问题展开科技攻关，制定整体实施方案，明确路线图和时间表，加快重大科技成果产出和应用。水与能源将是一个重要研究领域，建议在分析我国重点能源基地的水资源开发利用现状基础上，重点关注能源基地的水资源优化配置、跨区域调水、水价、水权转换、非常规水源利用等，并充分考虑水量和水质的双重约束。当前水资源价格在进行科学性调整，应重点考察水价调整对能源产业的影响，加强水资源和能源价格体系对两者纽带关系影响的分析研究。技术层面，今后研究的重点包括：火电厂水资源减量利用，非传统水资源处理与管理，可持续水电设计和运行的改进，气候影响建模、分析与情景设计，规划、政策及决策支撑数据与分析技术。另外，我国在该领域的研究还应充分重视政策和技术上的一致性和可行性，既从宏观层面提出缓解水资源和能源开发的政策建议，又加强微观技术研究，利用市场机制解决能源产业发展中水资源安全保障及水资源开发利用中的能源问题。

[1]Rodriguez，D.，Van den Berg，C.and McMahon，A.Investing In Water Infrastructure：Capital，Operations and Maintenance.Water Papers.Washington DC，Water Unit，Transport，Water and ICT Department，The World Bank.2012.

[2]Asian Development Bank(ADB).Thinking of water differently.2013.

[3]UNIDO (United Nations Industrial Development Organization).Policies for Promoting Industrial Energy Efficiency in Developing Countries and Transition Economies，Executive Summary.Vienna，UNIDO.2008. http：//www.unido.org/fileadmin/media/documents/pdf/Energy_Environment/ind_energy_efficiencyEbookv2.pdf

[4]WWAP (World Water Assessment Programme). The United Nations World Water Development Report 3：Water in a Changing World.Paris/London，UNESCO/Earthscan.2009.

[5]WWAP (World Water Assessment Programme). The United Nations World Water Development Report 4：Managing WaterUnderUncertainty and Risk.Paris，UNESCO.2012.

[6]张正斌，段子渊，徐萍，陈兆波.应对气候变化与水资源高效利用以及粮食安全和绿色农业协同发展[M].北京：科学出版社，2014.